CN113801663B - 一种负性液晶组合物、液晶显示元件、液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液晶材料技术领域,具体涉及一种负介电各向异性液晶组合物及含有该液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器。本发明公开了一种负介电各向异性液晶组合物,所述液晶组合物包含至少一种选自式Ⅰ‑1和/或式Ⅰ‑2所示化合物作为第一组份以及至少一种式Ⅱ所示化合物作为第二组份。该液晶组合物具有较高的光学各向异性(Δn),可搭配具有较低的盒厚的液晶显示元件或液晶显示器,实现快速响应的目的。同时该组合物具有良好的信赖性,尤其是良好的抗紫外的性能,在高分辨率的高亮背光下依然保持良好的信赖性,具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于液晶材料技术领域,具体涉及一种负性液晶组合物及含有该液晶组合物的液晶显示元件、液晶显示器。
背景技术
近几年来液晶显示面板的技术升级围绕着画质的提升和外观的改善为主轴。特别是在大尺寸化浪潮中,消费者对画质越来越重视。预计,8K以及Mini LED背光电视等高技术附加值的产品渗透率将迎来稳定增长。在画质的提升上,最重要的方向之一是提升分辨率,目前4K已经普及,8K成为产业的热点。8K产品的推出有望加速改善产品结构,提高盈利能力,面板厂积极规划8K产品。
对于8K显示器件所用的液晶材料,要求具有①高的穿透率:液晶材料具有较大的负介电各向异性,较高的延迟量(Δnd),以弥补高分辨率导致的开口率降低,从而穿透率降低的缺陷;②高可靠性:液晶材料高的电压保持率,尤其是高温、紫外光(UV光)以及长时间的背光老化后依然具有较高的电压保持率,以适应更高亮度的背光。
为了提升负性液晶响应速度,目标是开发具有较低γ1/K的组合物,同时为了实现快速响应可以搭配较低的盒厚,液晶组合物通常具有较高的延迟量(Δnd)。由此带来的问题,一方面负介电的提升,通常使用大量的大极性单体,更容易导致离子聚集,背光烧付后更容易产生残像;另一方面折射率各向异性的提升,通常使用大量的联苯类或者三联苯类高共轭的结构,对紫外光(UV光)及背光老化的信赖性大幅降低。
因此,开发大的介电各向异性(Δε)、高的折射率各向异性(Δn)的同时具有较高的信赖性(VHR)特别是对紫外光(UV光)及背光老化具有较高的信赖性的液晶组合物是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,进行了大量实验,并根据实验结果深入分析后发现,本发明的液晶组合物在具有较大的介电各向异性(Δε),较高的折射率各向异性(Δn)的同时具有较高的信赖性(VHR)特别是对紫外光(UV光)及背光老化的信赖性大幅提升。
为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种负介电各向异性液晶组合物,所述液晶组合物包含至少一种选自式Ⅰ-1和/或式Ⅰ-2所示的化合物作为第一组份以及至少一种式Ⅱ所示化合物作为第二组份:
其中,
R1、R2各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基。
本公开还提供液晶显示元件,其包含本公开的液晶组合物,所述液晶显示元件为有源矩阵寻址显示元件或者无源矩阵寻址显示元件。
本公开还提供液晶显示器,其包含本公开的液晶组合物,所述液晶显示器为有源矩阵寻址显示器或者无源矩阵寻址显示器。
发明效果
本发明的液晶组合物在具有较大的介电各向异性(Δε),较高的折射率各向异性(Δn)的同时具有较高的信赖性(VHR),特别是对紫外光(UV光)及背光老化的信赖性大幅提升。且包含本发明的液晶组合物可以用于开发高分辨率、快速响应的液晶显示元件或液晶显示器。
具体实施方式
[液晶组合物]
一种负介电各向异性液晶组合物,所述液晶组合物包含至少一种选自式Ⅰ-1和/或式Ⅰ-2所示的化合物作为第一组份以及至少一种式Ⅱ所示化合物作为第二组份:
其中,
R1、R2各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基。
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅱ所示化合物选自式Ⅱ-1至Ⅱ-9所示化合物组成的组:
本发明所述的液晶组合物,优选地,还包含至少一种选自Ⅲ-1至Ⅲ-2所示化合物组成的组:
本发明所述的液晶组合物,优选地,还包含一种或多种式Ⅳ所示化合物:
其中,
R3、R4各自独立地表示碳原子数为1-5的烷基。
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅳ所示化合物选自式Ⅳ-1至Ⅳ-15所示化合物组成的组:
本发明所述的液晶组合物,优选地,还包含一种或多种式Ⅴ所示化合物:
其中,R5表示碳原子数为1-5的烷基或碳原子数为1-5的烷氧基;R6表示碳原子数为1-5的烷基。
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅴ所示化合物选自式Ⅴ-1至Ⅴ-15所示化合物组成的组:
本发明的液晶组合物,优选地,还包含一种或多种式Ⅵ所示化合物:
其中,
R7表示碳原子数为1-10的烷基,R8表示碳原子数为1-10的烷基,或碳原子数为2-10的链烯基;
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅵ所述化合物选自式Ⅵ-1到Ⅵ-6所示化合物组成的组:
本发明的液晶组合物,优选地,还包含一种或多种式Ⅶ所示化合物:
其中,R9、R10各自独立地表示碳原子数为1-10的烷基、氟取代的碳原子数为1-10的烷基、碳原子数为1-10的烷氧基、氟取代的碳原子数为1-10的烷氧基、碳原子数为2-10的链烯基、氟取代的碳原子数为2-10的链烯基,并且R9、R10所示基团中任意一个或多个-CH2-任选被亚环戊基、亚环丁基或亚环丙基替代;
W表示-O-或-S-。
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅶ所述化合物选自式Ⅶ-1到Ⅶ-28所示化合物组成的组:
/>
本发明的液晶组合物,优选地,还包含一种或多种式Ⅷ所示的化合物
其中,R11、R12各自独立地表示碳原子数为1-6的烷基、碳原子数为2-10的链烯基或氟取代的碳原子数为2-10的链烯基;
本发明所述的液晶组合物,优选地,所述式Ⅷ所述化合物选自式Ⅷ-1到Ⅷ-10所示化合物组成的组:
本发明的液晶组合物中,优选地,还包含添加剂组分S,作为抗氧化、抗紫外添加剂。优选下列结构:
其中,R13、R14各自独立地表示碳原子数为1-10的直链烷基。
本发明所述的液晶组合物,添加剂组分S在液晶组合物中的浓度范围为1~3000ppm。进一步优选为:添加剂组分S在液晶组合物中的浓度范围为50~1000ppm。
本发明提供的液晶组合物中,除添加剂之外的其他化合物的总质量百分含量计为100%。
优选地,所述液晶组合物按照质量百分数包含:
优选地式Ⅰ所示化合物的质量百分含量为1-20%,进一步优选地式Ⅰ所示化合物的质量百分含量为1-15%;
优选地式Ⅱ所示化合物的质量百分含量优选为1-15%,进一步优选地式Ⅱ所示化合物的质量百分含量为1-8%;
优选地式Ⅲ所示化合物的质量百分含量为1-55%,进一步优选地式Ⅲ所示化合物的质量百分含量为15-30%;
优选地式Ⅳ所示化合物的质量百分含量为1-25%,进一步优选地式Ⅳ所示化合物的质量百分含量为1-20%;更进一步优选地式Ⅳ所示化合物的质量百分含量为1-15%;
优选地式Ⅴ所示化合物的质量百分含量为1-25%,进一步优选地式Ⅴ所示化合物的质量百分含量为1-20%;更进一步优选地式Ⅴ所示化合物的质量百分含量为5-20%;
优选地式Ⅵ所示化合物的质量百分含量为1-20%。优选地式Ⅶ所示化合物的质量百分含量为1-20%。
优选地式Ⅷ所示化合物的质量百分含量为0-20%,进一步优选地式Ⅷ所示化合物的质量百分含量为0-15%。
[液晶显示元件或液晶显示器]
本发明还涉及包含上述任意一种液晶组合物的液晶显示元件或液晶显示器;所述显示元件或显示器为有源矩阵显示元件或显示器或无源矩阵显示元件或显示器。
本发明的液晶显示元件或液晶显示器优选有源矩阵寻址液晶显示元件或液晶显示器。
前述有源矩阵显示元件或显示器具体可以列举出例如IPS-TFT或FFS-TFT或UV2A-TFT液晶显示元件或其他TFT显示器。
本发明的液晶显示元件或液晶显示器包含本发明公开的液晶组合物。本发明的液晶显示元件或液晶显示器具有较快的响应速度和良好的信赖性。
实施例
为了更清楚地说明本发明,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本说明书中,如无特殊说明,百分比均是指质量百分比,温度为摄氏度(℃),其他符号的具体意义及测试条件如下:
Cp表示液晶清亮点(℃),DSC定量法测试;
Δn表示光学各向异性,no为寻常光的折射率,ne为非寻常光的折射率,测试条件为25±2℃,589nm,阿贝折射仪测试;
Δε表示介电各向异性,Δε=ε∥-ε⊥,其中,ε∥为平行于分子轴的介电常数,ε⊥为垂直于分子轴的介电常数,测试条件为25±0.5℃,20微米垂直盒,INSTEC:ALCT-IR1测试;
γ1表示旋转粘度(mPa·s),测试条件为25±0.5℃,20微米垂直盒,INSTEC:ALCT-IR1测试;
K11为展曲弹性常数,K33为弯曲弹性常数,测试条件为:25℃、INSTEC:ALCT-IR1、20微米垂直盒;
VHR表示电压保持率(%),测试条件为60±1℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间1.667ms。测试设备为TOYO Model6254液晶性能综合测试仪;
UV老化条件,波长365nm,光强50mW/cm2,照射时间100s。
液晶组合物的制备方法如下:将各液晶单体按照一定配比称量后放入不锈钢烧杯中,将装有各液晶单体的不锈钢烧杯置于磁力搅拌仪器上加热融化,待不锈钢烧杯中的液晶单体大部份融化后,往不锈钢烧杯中加入磁力转子,将混合物搅拌均匀,冷却到室温后即得液晶组合物。
本公开实施例液晶单体结构用代码表示,液晶环结构、端基、连接基团的代码表示方法见下表1、表2。
表1环结构的对应代码
表2端基与链接基团的对应代码
/>
举例:
其代码为CPY-2-O2;
其代码为Sb-CpO-O4;
其代码为Sc-CpO-O4。
对比例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表3所示。
表3对比例1液晶组合物的配方及相应的性能
/>
对比例1中不包含式Ⅰ-1和/或Ⅰ-2所示的化合物。
对比例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表4所示。
表4对比例2液晶组合物的配方及相应的性能
/>
对比例2液晶组合物中,将本发明的Ⅰ-1和/或Ⅰ-2替换为CLY-3-O2。
对比例3
液晶组合物的配方及相应的性能如下表5所示。
表5对比例3液晶组合物的配方及相应的性能
对比例3液晶组合物中,将本发明的式Ⅱ所示化合物替换为PGiY-3-O2。
对比例4
液晶组合物的配方及相应的性能如下表6所示。
表6对比例4液晶组合物的配方及相应的性能
/>
对比例4液晶组合物中,将本发明的式Ⅱ所示化合物替换为PYP-3-2。
实施例1
液晶组合物的配方及相应的性能如下表7所示。
表7实施例1液晶组合物的配方及相应的性能
/>
实施例2
液晶组合物的配方及相应的性能如下表8所示。
表8实施例2液晶组合物的配方及相应的性能
实施例3
液晶组合物的配方及相应的性能如下表9所示。
表9实施例3液晶组合物的配方及相应的性能
/>
实施例4
液晶组合物的配方及相应的性能如下表10所示。
表10实施例4液晶组合物的配方及相应的性能
/>
实施例5
液晶组合物的配方及相应的性能如下表11所示。
表11实施例5液晶组合物的配方及相应的性能
实施例6
液晶组合物的配方及相应的性能如下表12所示。
表12实施例6液晶组合物的配方及相应的性能
/>
实施例7
液晶组合物的配方及相应的性能如下表13所示。
表13实施例7液晶组合物的配方及相应的性能
/>
实施例8
液晶组合物的配方及相应的性能如下表14所示。
表14实施例8液晶组合物的配方及相应的性能
表15对比例1~4与实施例1~8的VHR对照值
/>
液晶组合物的信赖性通过紫外老化试验并进行VHR测试来进行,液晶组合物紫外前后的VHR数据变化越小,抗紫外能力越强。因此,通过比较对比例和实施例在试验前后的VHR数据的差值来判断抗紫外能力。
以上实验把实施例液晶、对比例液晶分别灌注在测试片中进行测试,VHR表示电压保持率(%),测试条件为60±1℃、电压为±5V、脉冲宽度为10ms、电压保持时间1.667ms;测试设备为TOYO Model6254液晶性能综合测试仪;VHR初始值为对不经过任何处理的测试片进行测试获得的数据,VHR紫外是把灌注好液晶的片在常温紫外光下照射5000mJ后测试得到的VHR值。
将实施例1中的CLY-3-O3和CLY-3-O4替换为CPY-5-O2作为对比例1,与对比例1相比,本发明的液晶组合物紫外后的VHR变化较小,具有良好的抗紫外能力;将实施例1中的CLY-3-O3和CLY-4-O2替换为CLY-3-O2作为对比例2,与对比例2相比,本发明的液晶组合物紫外后的VHR变化较小,具有良好的抗紫外能力;将实施例1中的式Ⅱ所示化合物替换为PGiY-3-O2作为对比例3,与对比例3相比本发明的液晶组合物紫外后的VHR变化较小,具有良好的抗紫外能力;将实施例1中的式Ⅱ所示化合物替换为PYP-3-2作为对比例4,与对比例4相比本发明的液晶组合物紫外后的VHR变化较小,具有良好的抗紫外能力。
实施例1与对比例1-4相比,清亮点、折射率介电和旋转粘度都保持了同等水平,在同等参数规格下,本发明的液晶组合物可有效的提升信赖性,尤其是紫外后的信赖性。本发明仅对实施例1做了相应技术方案的替换,其他实施例采用相同方式的替换同样可以取得同样的技术效果。
实施例2-8紫外后均有较好的信赖性,通过不同单体间的含量调配可实现较宽的参数调整范围,并且本发明的液晶组合物在介电较大、折射率较大响应较快的同时具有良好的紫外信赖性,因此,本发明的技术方案可以用于开发低驱动电压、低盒厚、高信赖性的液晶显示元件或液晶显示器。
本发明公开的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种负介电各向异性液晶组合物,其特征在于,所述液晶组合物包含式Ⅰ-2所示的化合物质量百分含量为4%,式Ⅱ-4所示化合物质量百分含量为4%,式Ⅲ-1所示化合物质量百分含量为45%,式Ⅲ-2所示化合物质量百分含量为7%,式Ⅳ-4所示化合物质量百分含量为15%,式Ⅳ-5所示化合物质量百分含量为7%,式Ⅴ-11所示化合物质量百分含量为5%,式Ⅴ-12所示化合物质量百分含量为3%,式Ⅵ-6所示化合物质量百分含量为5%以及式Ⅶ-12所示化合物质量百分含量为5%,
2.一种液晶显示元件,其特征在于,包含权利要求1所述的液晶组合物,所述液晶显示元件为有源矩阵寻址显示元件,或者无源矩阵寻址显示元件。
3.一种液晶显示器,其特征在于,包含权利要求1所述的液晶组合物,所述液晶显示器为有源矩阵寻址显示器,或者无源矩阵寻址显示器。
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